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1、 绪绪 论论1 1 塑料成型模具在加工工业中的地位塑料成型模具在加工工业中的地位塑料成型所用的模具称为熟料成型模，是用于成型熟料制件的模具，它是型腔模的一种类型。目前，熟料制件几乎已经进入了一切工业部门以及人民日常生活的各个领域，因此，对塑料模具生产不断向前发展起着推动作用。现代塑料成型生产中，塑料制件的质量与塑料成型模具、塑料成型设备和塑料成型工艺密切相关。其中，塑料成型模具的质量最为关键。要求塑料模具能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等方面均能满足使用要求的优质制品。从模具使用角度，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造角度，要求结构合理、制造简易、成本低廉。模具是决定最终产品性能、规格
2、、形状机尺寸精度的载体，塑料成型模具是使塑料成型生产过程顺利进行、保证塑料成型制件质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决定性环节。随着我国经济与国际的接轨和国家经济建设持续稳定的发展，塑料制件的应用快速上升，模具设计与制造和塑料成型的各类企业日益增多，塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响日益重要。2 2 塑料模具的现状塑料模具的现状从塑料模具的发展状况看，中国的模具产品的 10 大类 46 个小类中，塑料模具占模具总量的 40左右。如今，塑料在家电、汽车、电子、电器、通讯等产品中得到迅速而广泛的应用，在此进程中
3、，塑料模具在整个模具产业中的比重将占到半壁江山，塑料模具在进出口中的比重更高达 5060。据专家预测分析，今年进口模具依然以与汽车和家电配套大型的注塑模具、为集成电路配套的塑封模具、为电子信息产业和机械包装配套的多层、多腔、多材质、多色、精密度高的塑料模具为主；与此同时，中低档塑料模具出口将上升 30左右。中国模具进口主要来源于日本、中国台湾、韩国等，出口货源和进口目的地以广东、上海、北京、江苏居多，而中国塑料模具出口目的地比较分散，主要是输往中国香港地区，其中不少为转口贸易。3 3 塑料成型模具的发展趋势塑料成型模具的发展趋势目前为止，我国在塑料模的制造精度、模具标准化程度、制造周期、模具寿
4、命以及塑料成型设备的自动化程度和精度等方面已经有了长足的进步。从塑料成型模具的设计理论、设计实践和制造技术出发，实践与制造大致有以下几方面的发展趋势。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的
5、发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。第一章 塑件的工艺性分析零件名称：蓝牙外盒上盖+下盖生产批量：12 万件材 料：PC/ABS未注公差取 MT5 级精度要 求：设计蓝牙外盒上盖+下盖注塑模图 1-1 塑件图技术要求：壁厚均匀为 3mm；图 1-2 塑件三维图塑件的工艺性分析包括塑件的原材料分析，塑件的尺寸精度分析，塑件表面质量和塑件的结构工艺性分析等，其具体分析如下：1.11.1 塑件的
6、原材料分析塑件的原材料分析P PC C/ /A AB BS S，聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物，是由聚碳酸酯（Polycarbo nate）和聚丙烯精（ABS）合金而成的热可塑性塑胶，是一种通过混炼后合成的改性工程塑料,结合了两种材料的优异特性，ABS 材料的成型性和 PC 的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线（UV）等性质，可广泛使用在汽车内部零件、事务机器、通信器材、家电用品及照明设备上。 。其中，PC 就是聚碳酸脂，ABS 就是丙烯腈（A） 、丁二烯（B）和苯乙 烯（S）的共聚物。这种改性塑料比单纯的 PC 和 ABS 性能更好，例如：抗冲击性提高，耐热性提高，硬度提高等等
7、。典型应用范围典型应用范围:手机外壳、计算机和商业机器壳体、电器设备、草坪园艺机器、汽车零件仪表板、内部装修以及车轮盖） 。 注塑模工艺条件注塑模工艺条件: :干燥处理：加工前的干燥处理是必须的。湿度应小于0.04%，建议干燥条件为 90110C，24 小时。熔化温度： 230300C。模具温度：50100C。注射压力：取决于塑件。注射速度：尽可能地高。 化学和物理特性化学和物理特性: : PC/ABS 具有 PC 和 ABS 两者的综合特性。例如 ABS 的 易加工特性和 PC 的优良机械特性和热稳定性。二者的比率将影响 PC/ABS 材料的热稳定性。PC/ABS 这种混合材料还显示了优异的
8、流动特性。收缩率在 0.5% 左右。 对于 PC/ABS 的密度这个没有固定比例的。一般来说，市场上面最多的 是两种比例，mABS：mPC 是 5:5 或者是 7:3。 ABS/PC 合金，PC 占比例大的话， 那么合金的耐冲击性能，韧性方面会大大提高，ABS 比例高的话，那么合金的 表面外观会好很多。ABS：1.05 g/cm3 PC1.2g/cm3 选择 7：3计算得 ABS/PC 的密度为 1.091g/cm 1.21.2 塑件的尺寸精度、表面质量分析、结构工艺性分析塑件的尺寸精度、表面质量分析、结构工艺性分析1.2.1 塑件的尺寸精度分析 该塑件尺寸均为未标注公差的自由尺寸，不同塑料材
9、料对应的产品精度 （和收缩率有一定关系） ，该塑件塑料为 PC/ABS，所以尺寸可按 MT5 查取公差，其主要尺寸的公差要求如下表 1-1（单位均为 mm）表 1-1 塑件主要尺寸的公差要求部位尺寸尺寸公差部位尺寸尺寸公差1250 28. 1624. 00640 74. 0孔尺寸32 . 00250 7 . 03576. 00R150 38. 01028. 00R320 56. 0内形尺寸4564. 00外形尺寸200 64. 0孔间距尺寸20.21.2.2 塑件表面质量分析 对该塑件表面没有特殊要求，表面粗糙度取 Ra1.6。1.2.3 塑件的结构工艺性分析从图纸上分析，两塑件的外形倾向长方
10、体，圆角过渡且无尖角存在，壁厚 均匀，且符合最小壁厚要求；塑件型腔较大，且侧壁上有通孔，符合最小孔径的要求；因在塑件侧面有的孔，故要考虑侧向分型的抽芯装置。综上所述，该塑件可采用注射成型加工。1.31.3 确定成型设备选择与模塑工艺规程编制确定成型设备选择与模塑工艺规程编制1.3.1 计算塑件的体积：由三维制图软件画出并测得 V1=20.31cm3 V2=34.77cm31.3.2 计算总料质量 M1=V1=20.311.091=22.2g M2=V2=34.771.091=37.9g流道凝料质量 M3还是个未知数，可按塑件质量的 0.2 倍来估算。则得：需要的总料质量 M=M1+M2+M3=
11、M1+M2+（M1+M2）0.2=72.12g1.3.3估算锁模力当原料以高压注入模穴内时会产生一个胀模的力量，记为 F胀力，F胀力成品在开关模方向的投影面积和 A(cm2)模内压力 p(MPa) =115（2035)=(23004025)KN （初选螺杆式注塑机，则 p 取2035MPa）根据塑件形状及尺寸和批量要求，采用一模两腔的模具结构，考虑外型尺寸、对塑件原材料的分析及注射时所需要的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：XS-ZY500 注射机该注塑机的参数如表 1-2 所示。表 1-2 注塑机的参数额定注射量/g455螺杆直径/mm65 注射压力/Mpa112开模行程/mm50
12、0 注射方式螺杆式锁模力/kN3500 最大成型面积/cm320最大开合模行程/mm300 最大模厚/mm450最小模厚/mm300 喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴球半径/mm18 动定模固定板尺寸 /mm428x458拉杆间距/mm540x440合模方式肘杆顶出力 kN581.41.4 塑件模塑成型工艺参数的确定塑件模塑成型工艺参数的确定1.4.1PC/ABS 注射成型工艺参数见表 1-3。试模时，可根据实际情况作适当的调整。表 1-3 PC/ABS 注射成型工艺参数工艺参数规 格工艺参数规 格 温度 t:90110注射时间1545预热和干燥时间 s:24 h保压时间03 前段140 160冷却
13、时间1560中段成型时间/s总周期40120料筒温度 t/ 后段230300螺杆转速 n/(r/min) 喷嘴温度 t/方法红外线灯 模具温度 t/50100温度 t/烘箱 70 注射压力 p/MPa6001100后处理时间 s/h241.4.2 塑件的结构工艺性分析。表 1-4 塑料注射成型工艺卡片（厂名）资料编号 车间塑料注射成型工艺卡片共 页第 页 零件名称蓝牙外盒材料牌号PC/ABS设备型号XS-ZY-500 装配图号材料定额每模件数2 件 零件图号单件质量工装号 设备 温度/90110材料干燥 时间/h24 喷嘴/ 前段/140 160 中段/料筒温度后段/230300 模具温度/5
14、0100 注射/s1545 保压/s03时间 冷却/s1560 注射压力 /Mpa6001100压力 背压/ Mpa 温度/烘箱 70辅助/min后处理时间/h24时间定额单件/min 检验编制校对审核组长车间主任检验组长主管工程 师第二章第二章 注射模的结构设计注射模的结构设计注射模结构设计主要包括：分型面的选择，模具型腔数目的确定，浇注系统设计，型芯、型腔结构的确定，推件方式，侧抽芯机构设计，模具结构零件设计等内容。2.1.2.1.分型面的选择分型面的选择不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须首先确定分型面因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。为保证塑件能顺利分型，主分型应首先
15、考虑选择在塑件外形的最大轮廓处。如下图，在满足该原则的两个方案中，方案A 的塑件开模后留在定模一侧，塑件不易取出，顶出机构复杂；方案 B 的塑件开模后留在动模一侧，塑件易取出，且顶出机构简单而且毛料飞边易清除。如图2.1。图 2.1 分型面的选择综上分析，方案 B 分型面更有利于满足实际要求，所以选择方案 B。2.2.2.2.型腔数目的确定及型腔的排列型腔数目的确定及型腔的排列由于该塑件是中批量的一模两件成型，且两塑件的最大轮廓相同，所以型腔以基本形式布置在模具中间，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡。2.3.2.3.浇注系统的设计浇注系统的设计2.3.1 主流道的设计根据手册查得 XS-Z
16、Y-125 型注射机喷嘴的有关尺寸如下：喷嘴球半径：R1=18 mm；喷嘴孔直径：d1=4 mm；根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R1+(12)mm，d=d1+(0.51) mm；取主流道球面半径：R=20mm；取主流道的小端直径：d=4.5 mm。2.3.2 浇口的设计 1） 浇口形式的选择：根据该塑件的布置情况，综合对塑件成型性能、模具结构的分析比较、以及成型塑件的材料流动性好，确定成型该模具采用针点浇口的形式，针点浇口的特点：浇口位置选择自由度大；浇口凝料能与塑件自行分离；浇口痕迹小；浇口位置附近应力小，基本上不影响塑件的外观质量。同时模具需要设计成双分型面，以便脱出浇注系统凝料。如图 2.2 所示。图 2.2 浇口综合考虑：成型该塑件的模具采用点浇口形式，且模具设计成双
